2024-2025學(xué)年高中物理第一章電磁感應(yīng)7渦流選學(xué)教案教科版選修3-2

PAGE7-渦流【教學(xué)目標(biāo)】1、學(xué)問目標(biāo)（1）、知道渦流是怎么產(chǎn)生的；（2）、了解渦流現(xiàn)象的利用和危害；（3）、通過對(duì)渦流的實(shí)例分析，了解渦流現(xiàn)象的生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用；（4）、了解電磁阻尼，能分析實(shí)例。2、過程與方法（1）、用試驗(yàn)的方法引入新課，激發(fā)學(xué)生的求知欲；（2）、用舊學(xué)問分析新問題，分析渦流產(chǎn)生的緣由；（3）、利用理論聯(lián)系實(shí)際的方法，加深理解渦流和電磁阻尼。3、情感看法價(jià)值觀（1）、通過演示試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)的分析，培育學(xué)生的視察和推理實(shí)力；（2）、通過實(shí)踐活動(dòng)培育學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，體驗(yàn)物理世界的奇妙；（3）、從視察現(xiàn)象分析緣由并加以運(yùn)用，讓學(xué)生體驗(yàn)勝利的喜悅，樹立學(xué)好物理的信念?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】知道渦流產(chǎn)生原理及其應(yīng)用。【教學(xué)難點(diǎn)】分析電磁阻尼現(xiàn)象?！窘虒W(xué)用具】電磁爐、白紙（貼有錫箔紙的白紙和等大的一般白紙）、雙線擺（擺錘為高強(qiáng)磁）、銅塊、金屬探測(cè)器（提前拆開）、自制金屬探測(cè)器（高強(qiáng)磁5個(gè)、線圈、微電流傳感器）、自制電磁炮（線圈、整體鐵芯和組合鐵芯、鋁環(huán)、固定支架、外殼）、小型變壓器的鐵芯（拆開）、學(xué)生電磁阻尼分組試驗(yàn)裝置一（銅管、相同大小的鋁塊和磁鐵塊）、學(xué)生電磁阻尼分組試驗(yàn)裝置二（鋁盤、固定支架、高強(qiáng)磁）、自制電磁阻尼演示裝置（軌道支架、鋁罐、磁鐵）?！窘虒W(xué)過程】（一）試驗(yàn)演示——引入新課老師演示試驗(yàn)一：讓高強(qiáng)磁做成的雙線擺分別搖擺兩次，對(duì)比視察在正下方擺上銅塊前后的變更。老師演示試驗(yàn)二：把貼有錫箔紙的白紙和等大的一般白紙同時(shí)放在電磁爐上，打開電磁爐開關(guān)，對(duì)比兩張紙的變更狀況。用試驗(yàn)沖擊學(xué)生的相識(shí)，用視覺沖突激發(fā)學(xué)生的新奇心。讓學(xué)生帶著問題來學(xué)習(xí)今日的內(nèi)容。（二）創(chuàng)設(shè)情景——講授新課拆開電磁爐，引導(dǎo)學(xué)生視察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，他的核心結(jié)構(gòu)就是加熱線圈，依據(jù)我們現(xiàn)有的物理學(xué)問和生活常識(shí)，是因?yàn)榧訜峋€圈中通入變更的電流而使得四周空間激發(fā)出變更的磁場(chǎng)，變更的磁場(chǎng)又使得“線圈”中的磁通量發(fā)生變更，從而發(fā)生電磁感應(yīng)。這里的“線圈”就是錫箔紙自己分割成的很多環(huán)形回路，并且他們可以是圓形的、方形的等形態(tài)。而假如是金屬塊的話可以看成是很多薄薄的金屬紙疊放而成。一、渦流的定義：由于電磁感應(yīng)，在大塊的金屬中會(huì)形成感應(yīng)電流，電流在金屬塊內(nèi)組成閉合電路，很像水中的漩渦，因此叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。二、渦流的效應(yīng)：1.熱效應(yīng)：渦流能釋放焦耳熱2.磁效應(yīng)：渦流能激發(fā)出磁場(chǎng)3.機(jī)械效應(yīng)：渦流在磁場(chǎng)中會(huì)受到安培力從而運(yùn)動(dòng)三、渦流的應(yīng)用：1.熱效應(yīng)：電磁爐、電磁灶、高頻感應(yīng)爐。依據(jù)生活閱歷，我們很簡(jiǎn)潔想到渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用之電磁爐和電磁灶，并且引導(dǎo)學(xué)生理解課本中電磁灶的原理，再類推出高頻感應(yīng)爐也是利用了渦流的熱效應(yīng)。并播放渦流熱效應(yīng)的相關(guān)視頻。2.磁效應(yīng)：老師：同學(xué)們能想到我們生活中利用渦流的磁效應(yīng)工作的器件嗎？學(xué)生：（可能想不到）老師：想不到?jīng)]關(guān)系，我想得到。請(qǐng)看這是什么？（PPT出現(xiàn)金屬探測(cè)器的圖片）學(xué)生：金屬探測(cè)器。老師：對(duì)，這就是金屬探測(cè)器，他廣泛運(yùn)用在車站、機(jī)場(chǎng)的安檢中，也運(yùn)用在我們的重要考試中。大家以前有近距離看過嗎？學(xué)生：有（或沒有）。老師：有拆開看過嗎？學(xué)生：沒有。老師：為什么呢？學(xué)生：不敢。老師：不敢？怕裝不回去？不怕，我敢！大家請(qǐng)看，這時(shí)我們高考中運(yùn)用的一臺(tái)金屬探測(cè)器（拿出探測(cè)器），先試一下他的靈敏度（讓金屬靠近他）。挺不錯(cuò)的。我們?cè)俨痖_他，并說明其工作原理。老師：大家請(qǐng)看這又是什么呢？（PPT展示自制金屬探測(cè)器圖片）相識(shí)嗎？學(xué)生：不相識(shí)。老師：這是老師昨天晚上自己制作的一臺(tái)金屬探測(cè)器，他低調(diào)、奢華、有內(nèi)涵，而且還有透亮的玻璃制成，便于視察他的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。它主要由以下三部分構(gòu)成：五個(gè)高強(qiáng)磁、一個(gè)線圈、一個(gè)微電流傳感器。（邀請(qǐng)兩名學(xué)生上臺(tái)幫助老師一起展示他的工作狀況，并引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出工作原理）老師：渦流在磁場(chǎng)中也會(huì)受到力的作用，從而對(duì)物體做功，我們把他叫做電磁彈射，今日老師也打算了一個(gè)這樣的儀器，我們可以把他叫做電磁炮，大家請(qǐng)看。（拿出自制電磁炮并演示）引導(dǎo)學(xué)生猜想電磁炮的結(jié)構(gòu)并揭秘。四、渦流的危害1.渦流在金屬塊內(nèi)部釋放出大量的焦耳熱，會(huì)使鐵芯溫度上升，縮短線圈絕緣材料的壽命2.渦流還會(huì)消耗能量，使變壓器、電動(dòng)機(jī)的效率降低。那么我們?cè)撊绾谓档臀：δ?？由公式：I=E=n?φ學(xué)生：可以減小面積S和增大電阻老師：對(duì)，所以我們可以將一個(gè)整體鐵芯切片（PPT展示）。事實(shí)上，我們生活中用到的鐵芯都不是一個(gè)整體，而是由很多片很薄的硅鋼片經(jīng)絕緣處理后疊放，這是我們?cè)囼?yàn)室里的一個(gè)變壓器的鐵芯(展示鐵芯的硅鋼片)。老師：請(qǐng)大家思索，為什么要彼此絕緣呢？學(xué)生：因?yàn)椴唤^緣就等同于不切片。老師：鐵芯在放置時(shí)要留意什么問題呢？學(xué)生：沿磁感線方向的面積應(yīng)當(dāng)最小。老師：為什么要用硅鋼呢？老師學(xué)生：硅鋼的磁化性能好，比一般的鋼電阻率大，從而增大鐵芯的電阻，有效減小渦流。五、渦流的防止:將鐵芯用相互絕緣的薄硅鋼片疊合而成，減小回路的橫截面積，增大回路電阻，從而減弱渦流。老師：請(qǐng)同學(xué)們思索：我們?nèi)绾翁嵘姶排诘耐δ兀坷蠋煟豪蠋熛氲搅朔椒?，?qǐng)大家先看試驗(yàn)的效果。（更換鐵芯前后分別演示一次）通過這個(gè)對(duì)比試驗(yàn)大家視察到什么結(jié)果？學(xué)生：電磁炮的威力提升了？老師：是什么緣由呢？請(qǐng)大家細(xì)致視察老師的兩根鐵芯（展示前后兩次試驗(yàn)的鐵芯），它們其實(shí)是不一樣的。后面所用的鐵芯有什么不同？學(xué)生：是很多小鐵芯組合的。老師：對(duì)，是由很多小的鐵芯絕緣后組合而成。他又為什么能提升電磁炮的威力呢？老師學(xué)生：也就是剛才提到的沿磁感線方向減小了鐵芯的面積，減小了渦流，減小了能量的損耗，自然提升了電磁炮的威力。老師：接下來我們回到剛起先上課時(shí)的試驗(yàn)中來，為什么放上銅塊以后，磁鐵的搖擺會(huì)受到這么大的影響呢？老師學(xué)生：磁鐵向著銅塊運(yùn)動(dòng)，銅塊中感應(yīng)出渦流，這個(gè)渦流又在磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)對(duì)他的力，也就是安培力的作用，依據(jù)楞次定律，它們之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相互作用的排斥力，從而阻礙了磁鐵的搖擺。老師：這種阻礙作用是一個(gè)偶然呢還是一個(gè)必定呢？我們可以做試驗(yàn)來探究他。下面我們進(jìn)行分組試驗(yàn)，同學(xué)們手里面有兩種器材，前三組同學(xué)的器材室一根銅管和兩個(gè)大小相同的磁鐵和鋁塊，我們可以讓他們分別從銅管中掉下，請(qǐng)大家細(xì)致視察并總結(jié)出緣由。后三組同學(xué)的器材是一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁板和一個(gè)磁鐵，大家可以讓鋁板轉(zhuǎn)動(dòng)起來讓磁鐵靠近他，視察前后的變更并總結(jié)緣由。大家可以動(dòng)起來了。學(xué)生：（分組試驗(yàn)）分別請(qǐng)一組同學(xué)上講臺(tái)演示并講解原理，老師作適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。通過這些試驗(yàn)我們可以得出結(jié)論：（PPT）阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象廣泛存在老師：不僅有這些試驗(yàn)，老師今日還打算了這樣一個(gè)試驗(yàn)。演示試驗(yàn)：首先強(qiáng)調(diào)磁鐵和鋁質(zhì)的易拉罐不會(huì)相互吸引。先后兩次讓易拉罐從同一位置由靜止?jié)L下，第一次不作處理，其次次在軌道上放上一個(gè)磁鐵，要求同學(xué)們細(xì)致視察易拉罐通過磁鐵下方時(shí)的變更。學(xué)生：易拉罐通過磁鐵下方時(shí)會(huì)減速。老師學(xué)生：易拉罐滾下，靠近磁鐵時(shí)感應(yīng)出渦流，渦流與磁鐵之間產(chǎn)生了相互排斥的力，阻礙易拉罐向下滾動(dòng)。電磁阻尼的定義：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫電磁阻尼。老師：電磁阻尼在實(shí)際生產(chǎn)生活中又有哪些應(yīng)用呢？簡(jiǎn)潔的總結(jié)為以下三個(gè)方面：（1）電表的阻尼制動(dòng)；與剛才雙線擺的試驗(yàn)特別的相像；（2）高速機(jī)車制動(dòng)的渦流閘；與易拉罐的滾動(dòng)試驗(yàn)很接近；（3）電磁阻尼高樓逃命緩降儀等，與磁鐵在銅管中的下落很類似。它們的優(yōu)點(diǎn)：（1）不須要電源，節(jié)能環(huán)保;（2）在電源遭到破壞時(shí)任能運(yùn)用，很好的對(duì)抗意外和災(zāi)難。（三）學(xué)問小結(jié)：★渦流電磁感應(yīng)★電磁阻尼楞次定律（四）板書設(shè)計(jì)：(五)教學(xué)反思：1、要重視科學(xué)探究、突出試驗(yàn)：在本節(jié)課中,創(chuàng)設(shè)了雙線擺試驗(yàn)（電磁阻尼），電磁爐將貼有錫箔紙的白紙點(diǎn)燃（渦流的熱效應(yīng)），用試驗(yàn)沖擊學(xué)生的相識(shí)，用視覺沖突激發(fā)學(xué)生的新奇心,激發(fā)學(xué)生探究欲望；用渦流熔化金屬的視頻，解剖金屬探測(cè)器，自制金屬探測(cè)器，電磁炮等試驗(yàn)將課堂推向高潮，最終以分組試驗(yàn)，讓學(xué)生感受電磁阻尼的試驗(yàn)結(jié)尾。用試驗(yàn)貫穿整個(gè)教學(xué)過程,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。2、重視新舊學(xué)問的聯(lián)系,啟發(fā)思索：在本節(jié)課中,全部的新學(xué)問均建設(shè)在學(xué)生已有的學(xué)問基礎(chǔ)上,降低學(xué)習(xí)的難度。讓學(xué)生在輕松開心的學(xué)習(xí)氛圍中,對(duì)物理事實(shí)與物理過程充分地進(jìn)行分析,綜合比較,推斷推理,完成對(duì)學(xué)問的自我建構(gòu),實(shí)現(xiàn)學(xué)問的有效積